СБОРНЫЙ ВАЛ Российский патент 1994 года по МПК F16C3/06 

Изобретение относится к конструкциям сборных валов, в частности коленчатых, приводных и распределительных.

Известны сборочные валы, состоящие из составного трубчатого элемента, жестко закрепленных на нем охватывающих элементов и полых втулок, установленных внутри трубчатого элемента в зонах его соединения [1] .

Соединения указанных элементов осуществляются за счет гидравлического расширения.

Диаметр используемых втулок, который ориентируется в основном на диаметр выполненных распределительных валов, коленчатых валов или приводных валов, является относительно большим, так что должны использоваться соответственно большие отверстия для напорной среды для осуществления гидравлического расширения. Соответственно большие прокладки, которые имеют только ограниченный срок службы, являются сравнительно дорогими и работают в местах установки при напряжении сжатия, так что замена необходима сравнительно часто.

Целью изобретения является повышение технологичности изготовления.

Это достигается тем, что втулки в каждом случае имеют цилиндрический средний участок для прилегания к трубному телу и торцовые поверхности с круглыми отверстиями для уплотнения на уменьшенный диаметр. Такого рода ступенчатая конструкция втулок уменьшает абсолютный размер уплотняющего отверстия.

Упомянутые торцовые поверхности при варианте осуществления валов в качестве коленчатых, которые на участке шеек вставлены друг в друга, представляют части поверхностей, которые могут участвовать в соединении с силовым замыканием.

Отверстия уменьшенного диаметра не должны быть расположены во втулках коаксиально, а могут быть радиально смещены, так что в коленчатых валах только посредством этого варианта осуществления возможно эффективное уплотнение при радиально явно перекрывающихся коренных шейках и шатунных шейках.

По первому варианту осуществления в качестве участков уплотнения предусмотрены цилиндрические выступы со стороны торцовых поверхностей. Благодаря этому обеспечивается возможность использования двойных уплотнений, причем между двух уплотнений может создаваться распределенное по ступеням противодавление.

По второму варианту осуществления участки уплотнения выполнены в основном в радиальных торцовых поверхностях с увеличенной по сравнению с цилиндрическим средним отрезком толщиной стенки. Здесь также обеспечена возможность тщательного уплотнения. Одновременно достигается то, что напряжение сжатия не деформирует сколько-нибудь заметно торцовые поверхности.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вал со ступенчатыми втулками в двух исполнениях; на фиг. 2 - то же, в трех исполнениях; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - узел II на фиг. 2; на фиг. 5 - вал со втулками в сборе.

Коленчатый вал содержит рамную шейку 1 и шатунные шейки 2, 3, составленные из отдельных щек 4-7 коленчатого вала с примыкающими к ним попарно вставленными друг в друга втулочными выступами 8-15, одной коренной и одной рамной шейки. Щеки коленчатого вала имеют противовесы 16-19. Вставленные друг в друга втулочные выступы каждой коренной и шатунной шейки смонтированы в подшипниковых втулках 20-22, выполненных из материала с высоким пределом текучести и насажены на соответствующие втулки 23-25 с торцовыми поверхностями 26-31 и расположенными в них отверстиями 32-37 уменьшенного по сравнению с внутренним диаметром втулок диаметра.

Торцовые поверхности выполнены при этом конической формы, а отверстия выполнены в цилиндрических выступах 38-43, от которых в каждом случае цилиндрические выступы 38, 39, 42, 43 в шатунных шейках 2, 3 смещены радиально наружу, в то время как цилиндрические выступы 40, 41 во втулке 24 коренной шейки расположены коаксиально. Втулки выполнены со средними цилиндрическими участками 44, 45, 46, сопряженными с торцовыми поверхностями. Этот вариант осуществления допускает большое несущее поперечное сечение щек коленчатого вала, делает возможным использование одной гидросистемы для всех участков. Конические торцовые поверхности со щеками коленчатого вала образуют кольцеобразные или серповидные пространства для смазочного материала.

На фигуре 2. также представлен отрезок коленчатого вала с ремными 47/48 и шатунной 49 шейками.

Последние составлены из щек коленчатого вала 50-53 с втулочными выступами 54-59. Пригнанные друг к другу втулочные выступы скреплены через втулки 60-62.

Втулка 60 имеет цилиндрический средний участок 63 и торцовые поверхности 64 и 65, которые в средней плоскости граничат почти вплотную и имеют отверстия 66, 67. Для увеличения участков уплотнения эти торцовые поверхности расширяются внутрь.

Втулка 61 в шатунной шейке имеет цилиндрический средний участок 68 и при постоянной толщине торообразно загнутые внутрь торцовые поверхности 69, 70, отверстия которых 71, 72 могут прилегать к каналам гидросистемы. Предпочтительными является выполнение канала для подачи напорной среды с одной стороны, и противоположной заглушки - с другой стороны, так как в каждом случае (см. фиг. 3) предусмотрен тип деформируемой кромки в качестве единственного уплотнительного элемента 73, который при подаче рабочей среды прилегает к оси.

Втулка 62 имеет цилиндрический средний участок 74 и торцовые поверхности 75, 76 с увеличивающейся радиально внутрь толщиной стенки, которые в отверстиях 77, 66 образуют широкие участки уплотнения, причем в среднем участке 74, который является монолитным с торцовыми поверхностями, вставлена внутренняя втулка 78 из материала с меньшим пределом текучести. На фиг. 2 показан вариант осуществления уплотнительных участков втулки 62, который позволяет увидеть кольцевые пазы 79, 80 с вставленными в них кольцами 81, 82.

На фиг. 5 представлен отрезок коленчатого вала, на котором показаны два коренных подшипника 83, 84 частично и шатунный подшипник 85 полностью. Коленчатый вал составлен из отдельных участков, которые обхватывают щеки коленчатого вала 86, 87, причем щеки коленчатого вала имеют втулочные выступы 88-93, смонтированные в подшипниковые втулки 94-96 и насаженные на втулки 97-99. Последние собраны (на примере втулки 98) в каждом случае из цилиндрической наружной втулки 100 и вставленных в нее по отдельности конических торцовых частей 101, 102 с отверстиями 103, 104, которые вдавлены во втулки и при необходимости там заварены и припаяны.

Гантелеобразная промежуточная часть 105 с радиальным сверлением 106 может служить в качестве распорки для конических торцовых стенок 101, 102 при монтаже.

Использование: в области машиностроения, в конструкциях коленчатых, приводных и распределительных валов. Сущность изобретения: вал содержит составной трубчатый элемент, охватывающие элементы и полые втулки, размещенные внутри элемента в зонах его соединения. Соединение указанных деталей осуществляется за счет гидравлического расширения. Отверстия составных частей трубчатого элемента и сопряженные с ними втулки выполнены ступенчатыми. При этом диаметр средней части втулок больше диаметра концевых частей. Цилиндрические части сопряжены между собой переходными поверхностями. 9 з. п. ф - лы, 5 ил.

1. СБОРНЫЙ ВАЛ, содержащий составной трубчатый элемент с жестко закрепленными на нем посредством расширенных участков трубчатого элемента охватывающими элементами и жестко закрепленными посредством расширенных участков в полости трубчатого элемента в зоне соединения полыми втулками, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления преимущественно коленчатого вала, отверстия составных частей трубчатого элемента, образующих коренную шейку, выполнены цилиндрическими с одной стороны относительно плоскости, проходящей через продольную ось составного трубчатого элемента, и ступенчатыми с другой, причем ступени большого и меньшего диаметров сопряжены между собой переходными участками, полые втулки коренных шеек выполнены ответной совмещенному отверстию формы с участками сопряжения диаметров, противолежащими переходным участкам, отверстия составных трубчатых элементов, образующих шатунные шейки, выполнены ступенчатыми идентично ступенчатым участкам коренных шеек и симметричными относительно проходящей через ось шатунных шеек плоскости, полые втулки шатунных шеек выполнены ответной совмещенному отверстию формы с участками сопряжения диаметров, противолежащими переходным участкам отверстия, причем отверстия полых втулок коренных шеек соосны между собой, шатунных - соответственно. 2. Вал по п. 1, отличающийся тем, что пластически расширенные участки соответствуют цилиндрическим участкам полых втулок меньшего диаметра. 3. Вал по п. 1, отличающийся тем, что пластически расширенные участки полых втулок выполнены с толщиной, большей, чем толщина прилегающих участков указанных втулок. 4. Вал по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что толщина стенок полых втулок увеличивается к их продольной оси. 5. Вал по п. 1, отличающийся тем, что участки сопряжения диаметров полых втулок выполнены торообразной формы. 6. Вал по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что на пластически расширенных участках полых втулок выполнены деформируемые выступы, направленные к продольной оси трубчатого тела. 7. Вал по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в пластически расширенных участках полых втулок выполнены радиальные кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные кольца. 8. Вал по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что в полых втулках концентрично их большей ступени размещены цилиндрические вкладыши из материала, предел текучести которого меньше предела текучести полых втулок. 9. Вал по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что трубчатый элемент и полые втулки выполнены из материалов, способных диффузионно свариваться. 10. Вал по пп. 1 - 9, отличающийся тем, что втулки выполнены из нежелезосодержащих материалов.